(57)【要約】【課題】  コモンモード電流の低減及び定常波の発生の抑制の双方を実現することができる電力線搬送通信システム、このシステムの構築に好適なコモンモード電流低減用フィルタを提供する。【解決手段】  電力線搬送通信装置(PLCモデム10)と、PLCモデム10に接続されて通信信号が伝送される電力線11と、電力線11に配置されて、コモンモード電流を低減するフィルタ部1、2とを具える電力線搬送通信システムである。PLCモデム10側に配置されるフィルタ部1のコモンモード電流に対するインピーダンスをフィルタ部2よりも大きくしている。フィルタ部1、2はそれぞれ、磁性部材1a、2aと、この磁性部材1a、2aに巻き付けられる巻線1b、2bとからなり、フィルタ部1の巻線1bの巻き数をフィルタ部2の巻線2bの巻き数よりも多くすることで、コモンモードインピーダンスを大きくしている。【選択図】  図1
2006166015.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力線搬送通信装置と、
前記電力線搬送通信装置に接続されて通信信号が伝送される電力線と、
前記電力線に配置されて、コモンモード電流を低減する複数のフィルタ部とを具え、
複数のフィルタ部は、前記電力線搬送通信装置側に配置されるフィルタ部ほどコモンモード電流に対するインピーダンスが大きい少なくとも2以上のフィルタ部の組み合わせを含むことを特徴とする電力線搬送通信システム。
【請求項２】
各フィルタ部は、磁性部材と、この磁性部材に巻き付けられる巻線とからなり、
前記電力線搬送通信装置側に配置されるフィルタ部ほど巻線の巻き数が多いことを特徴とする請求項1に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項３】
フィルタ部を三つ以上具えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力線搬送通信システム。
【請求項４】
フィルタ部間の間隔は、通信信号の使用周波数帯域において最大波長の1/1000以上最小波長の1/2以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電力線搬送通信システム。
【請求項５】
複数の磁性部材と、
各磁性部材に巻き付けられる共通の巻線とからなり、
電力線搬送通信によるコモンモード電流に対するインピーダンスが異なるように各磁性部材における巻線の巻き数を異ならせていることを特徴とするコモンモード電流低減用フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線を利用して通信を行う電力線搬送通信システム、及び電力線搬送通信システムに適したコモンモード電流低減用フィルタに関するものである。特に、コモンモード電流を抑制すると共に、定在波の発生をも効果的に抑制することができる電力線搬送通信システム、及びコモンモード電流低減用フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力線に高周波信号を重畳して高速通信を行う電力線搬送通信(PLC：Power  Line  Communication)が検討されている(例えば、非特許文献1参照)。
【０００３】
図6は、PLC方式の通信システムの概要を模式的に示した説明図であり、PLCユーザ家屋が一戸建て住宅の場合を示す。この方式は、図6に示すようにPLCユーザ家屋200に電力供給を行う電力線を信号伝送路として利用するものである。図6に示す例では、上位のネットワーク300から、電柱101に配置されたトランス102側までの通信に光ファイバケーブル103を用い、トランス102側から家屋200までの通信に低圧配電線100、引き込み線201、屋内配線202などの電力線を用いる。低圧配電線100や光ファイバケーブル103が架設される電柱101上には、上位のネットワーク300と接続されて通信信号の送受信を行うPLCモデム(親モデム)104を具える。家屋200内には、親モデム104との間で通信信号の送受信を行うPLCモデム(子モデム)203A、203Bを具える。子モデム203A、203Bには、パソコンなどの端末機器204A、204Bが接続され、PLCユーザは、端末機器204A(又は204B)及び子モデム203A(又は203B)を介して、親モデム104からの通信信号を受信/親モデム104に通信信号を送信する。
【０００４】
上記通信システムで使用する信号周波数帯域は、概ね1〜50MHzであり、電力線に通常伝送される電力供給用電流の周波数(商用周波数、例えば50Hz又は60Hz)よりも高周波である。親モデム又は子モデムから電力線に上記高周波の通信信号を重畳すると、コモンモード電流が発生し、このコモンモード電流が駆動源となり、電力線がアンテナとなって漏洩磁界を生じ、この漏洩磁界により、既存の無線設備などに悪影響を与える恐れがある。そこで、コモンモード電流が信号源(親モデム、子モデムなど)よりも下流に伝送されることを抑制するべく、フェライトコアやコモンモードチョークコイルがコモンモードフィルタとして使用される(例えば、特許文献1段落0003参照)。これらコモンモードフィルタは、PLCモデムが接続される配線コードなどの電力線をフェライトコアに直接巻き付けたり、PLCモデムが接続される電力線においてPLCモデムの近傍にチョークコイルを接続して用いられる。フェライトコアに巻き付けられた電力線やコイルは、コモンモード電流に対して大きなインピーダンスを発生するインダクタとして機能する。このインピーダンスによりコモンモード電流が減衰され、PLCモデムからみてフィルタよりも下流にコモンモード電流が伝送されることを抑制する。
【０００５】
【特許文献１】特開2000-114048号公報
【非特許文献１】江藤潔、「電力線搬送（PLC：Power  Line  Communication）の現状」、Interface、CQ出版社、2000年9月、p.70-81
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コモンモード電流をより効果的に低減するには、上記インピーダンスを増加させることが効果的である。インピーダンスを増大するには、フェライトコアに対する電力線やコイルの巻き数を増やすことが挙げられる。しかし、巻き数を増加することで、コモンモードインピーダンスが大きくなって、フィルタ部分のインピーダンスとPLCモデムが接続される電力線のインピーダンスとに不整合が生じることがある。このとき、フィルタ部分が反射端となって反射波が生じ、信号伝送路である電力線上に反射波による定在波が発生し、この定在波の谷、山のピーク、特に、山のピークが他の無線設備などに影響を与える恐れがある。図5は、定在波が発生するメカニズムを説明する説明図である。図5に示すように、PLCモデム110(例えば、親モデム)の近傍にフェライトコアに巻線を巻き付けたコモンモードフィルタF0を配置する。このフィルタF0は、PLCモデム110からのコモンモード電流を効果的に減衰するべく、巻線の巻き数を増加させているものとする。即ち、PLCモデム110が接続される電力線120のコモンモードインピーダンスZよりもフィルタF0のコモンモードインピーダンスZ0が非常に大きい、Z0≫Zとする。このとき、電力線120の終端130(例えば、子モデム)側から発した信号(入射波in0)の一部は、フィルタF0で反射され、残り(透過波thr0)がPLCモデム110に伝送される。そして、この反射波ref0と入射波in0とが合成されて定在波が生じる。特に、終端130とフィルタF0間(定在波発生可能性区間0)の距離が長くなると、複数の定在波のピークが連続的に現れることになる。
【０００７】
そこで、本発明の主目的は、コモンモード電流を低減するべく、磁性部材に巻回する巻線の巻き数を増加しても、定常波の発生を抑制することができる電力線搬送通信システムを提供することにある。また、本発明の他の目的は、上記電力線搬送通信システムに適したコモンモード電流低減用フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、巻線が巻き付けられた磁性部材からなるフィルタ部を複数具え、巻線の巻き数が異なるフィルタ部の組を具えることで上記目的を達成する。
【０００９】
即ち、本発明は、電力線搬送通信装置と、前記電力線搬送通信装置に接続されて通信信号が伝送される電力線と、上記電力線に配置されて、コモンモード電流を低減する複数のフィルタ部とを具える電力線搬送通信システムである。そして、複数のフィルタ部は、上記電力線搬送通信装置側に配置されるフィルタ部ほどコモンモード電流に対するインピーダンスが大きい少なくとも2以上のフィルタ部の組み合わせを含むものとする。
【００１０】
また、本発明コモンモード電流低減用フィルタは、複数の磁性部材と、各磁性部材に巻き付けられる共通の巻線とからなり、電力線搬送通信によるコモンモード電流に対するインピーダンスが異なるように各磁性部材における巻線の巻き数を異ならせていることを特徴とする。
【００１１】
フェライトコアやコモンモードチョークコイルを用いたコモンモードフィルタにおいて、コモンモード電流の低減をより効果的に図るには、コアに巻き付ける巻線(電力線又はコイル)の巻き数を増加させて、フィルタ部分のコモンモードインピーダンスを増大させることが最も簡単な手法である。しかし、フィルタ部分におけるコモンモードインピーダンスの増大により、PLCモデムが接続される電力線のコモンモードインピーダンスとの不整合を生じ、この不整合により同電力線上に生じた定在波が既存の無線設備などに悪影響を及ぼすことがある。このような不具合を改善するには、上記インピーダンスの不整合の度合いを緩和することが望まれる。そこで、本発明では、少なくとも二つのフィルタ部を具え、二つのフィルタ部のうち、一方のフィルタ部を主としてコモンモードインピーダンスの増大部として機能させ、他方のフィルタ部を主としてフィルタ部のコモンモードインピーダンスと電力線のインピーダンスとの整合部として機能させるべく、フィルタ部のコモンモード電流に対するインピーダンス(コモンモードインピーダンス)を異ならせることを提案する。従って、本発明システムは、隣接する二つのフィルタ部において電力線搬送通信装置側に配置されるフィルタ部の方が、このフィルタ部よりも電力線搬送通信装置から離れる側に配置されるフィルタ部と比較してコモンモードインピーダンスが大きいものを具える。また、本発明フィルタでは、コモンモードインピーダンスが大きくなるように巻線の巻き数を多くした磁性部材と、コモンモードインピーダンスが小さくなるように巻線の巻き数を少ない磁性部材との少なくとも二つの磁性部材を具え、巻き数の多い磁性部材を電力線搬送通信装置側に配置することで、上記本発明システムを構築することができる。以下、本発明をより詳しく説明する。
【００１２】
本発明システムに具える電力線搬送通信装置(以下、PLCモデムと呼ぶ)としては、いわゆる子モデム、親モデムとして利用されるものが挙げられる。子モデムは、PLCユーザ家屋の屋内配線などに配置され、パソコンなどの端末機器に接続されて、端末機器からの通信信号を電力線に注入して親モデムに送信でき、親モデムからの通信信号を電力線から抽出して端末機器に送信可能な構成を具えるものが挙げられる。親モデムは、電柱などの柱上、集合住宅に設けられる電力機器室、変圧器室などに配置され、上位のネットワークに接続されて、このネットワークからの通信信号を電力線に注入/電力線からの通信信号を抽出可能な構成を具えるものが挙げられる。また、親モデムは、複数の子モデムに対して通信信号の伝送が可能な構成、具体的には、各子モデムのタイムシェアリングを制御して、子モデムのそれぞれに通信信号の伝送を行う構成を具えるものを利用してもよい。その他、PLCモデムとして、子モデムと親モデム間で通信信号を中継する中継装置(リピータ)でもよい。これらPLCモデムは、通信信号の信号伝送路である電力線に接続する。これらPLCモデムは、できる限り、電力線とのインピーダンスの整合をとっておく。
【００１３】
上記PLCモデムが接続される電力線には、コモンモード電流を低減するフィルタ部を複数配置する。特に、本発明では、PLCモデム側に配置されるフィルタ部ほどコモンモードインピーダンスが大きいという関係が成り立つフィルタ部の組を少なくとも具える。このような関係が成り立つ組は、少なくとも二つのフィルタ部からなる組とすればよく、三つのフィルタ部からなる組、四つのフィルタ部からなる組、…を具えていてもよい。例えば、PLCモデム側から順に第一フィルタ部、第二フィルタ部を配置する場合、第一フィルタ部のコモンモードインピーダンスが第二フィルタ部のコモンモードインピーダンスよりも大きくする。PLCモデム側から順に第一フィルタ部、第二フィルタ部、第三フィルタ部を配置する場合、第一フィルタ部のコモンモードインピーダンス＞第二フィルタ部のコモンモードインピーダンス＞第三フィルタ部のコモンモードインピーダンスとなるようにコモンモードインピーダンスを変化させる。このような特定の条件を満たす組を構成するフィルタ部以外に任意のフィルタ部を具えていてもよいが、コモンモード電流の低減及び定在波の発生抑制をより効果的に行うには、全てのフィルタ部がPLCモデム側に配置されるものほどコモンモードインピーダンスが大きいという関係を満たしていることが好ましい。このように各フィルタ部のコモンモードインピーダンスを変化させるには、例えば、フィルタ部を磁性部材と、この磁性部材に巻き付けられる巻線とから構成されるものとし、巻線の巻き数を変化させることが挙げられる。
【００１４】
磁性部材は、特に、高い透磁率を有し、通信信号に利用される周波数の領域(例えば、1〜50MHz程度)においても低損失の特性を有する強磁性体からなるものが好ましい。具体的には、例えば、フェライトコアが挙げられる。巻線は、PLCモデムが接続される配線コードなどの電力線としてもよいし、チョークコイルのコイルに用いられているような電流を流すことが可能な導体部を有する線状体としてもよい。前者は、PLCモデムが接続される電力線を磁性部材に直接巻き付ける構成である。この構成の場合、PLCモデムの電源用などとして使用されている配線コードなどの電力線を磁性部材に巻き付けることで形成できるため、既存のPLCモデムであっても、モデムの使用場所にて簡単に形成することができる。また、フィルタ部を予め形成した電源用線を作製しておき、このフィルタ部付き電源用線をPLCモデムに接続させてもよい。一方、後者は、巻線が巻き付けられた磁性部材をPLCモデムが接続される電力線に接続する構成である。この構成の場合、市販のチョークコイルを利用することができるため、上記磁性部材に電力線を直接巻き付ける構成よりも小型化が可能である。従って、特に巻線の巻き数を多くしたい場合で、より小型化が望まれるときにこの構成を採用することが好ましい。巻線が巻き付けられた磁性部材はそれぞれPLCモデムに接続される電力線を切断して電力線間に配置し、電力線と巻線を形成する線状体とを接続してもよいし、複数のフィルタ部を一体の構造として、この一体物を同電力線間に配置してもよい。また、フィルタ部を予め形成した電源用線を作製しておき、このフィルタ部付き電源用線をPLCモデムに接続させてもよい。
【００１５】
更に、上記磁性部材は、上記電力線や線状体を巻き付け易いように環状であることが好ましい。複数の分割片を組み合わせて環状に構成されるものを利用してもよい。例えば、一対の断面半円弧状片を組み合わせて、断面円形状となるものが挙げられる。分割片同士は、ヒンジなどの連結部材にて連結しておくと、電力線への配置をより簡単に行うことができて好ましい。なお、環状とは、中心部に電力線を挿通可能な孔を有する形状であればよく、円形に限らない。
【００１６】
上記のように各フィルタ部の巻線の巻き数を異ならせておき、PLCモデム側に配置されるフィルタ部ほど巻線の巻き数が多いという関係が成り立つフィルタ部の組を具える。例えば、PLCモデム側から順に第一フィルタ部、第二フィルタ部を配置する場合、第一フィルタ部の巻線の巻き数を第二フィルタ部の巻線の巻き数よりも多い、という二つのフィルタ部からなる組、PLCモデム側から順に第一フィルタ部、第二フィルタ部、第三フィルタ部を配置する場合、第一フィルタ部の巻線の巻数＞第二フィルタ部の巻線の巻数＞第三フィルタ部の巻線の巻数という関係が成り立つ三つのフィルタ部からなる組、…を具える。特に、上記第一フィルタ部の巻線の巻き数は、PLCモデムからの通信信号により生じたコモンモード電流を減衰することができるような大きなコモンモードインピーダンスを有することができるような数とする。このとき、第一フィルタ部は、PLCモデムが接続される電力線のコモンモードインピーダンスと不整合が生じるような大きなコモンモードインピーダンスを有すると考えられる。そこで、第一フィルタ部よりもPLCモデムから離れる側に配置されるフィルタ部(例えば、上記第二フィルタ部、第三フィルタ部)の巻線の巻き数は、この第一フィルタ部のコモンモードインピーダンスとPLCモデムが接続される電力線のコモンモードインピーダンスとの不整合による定在波の発生を抑制することができるようなコモンモードインピーダンスを有するように調整する。各フィルタ部の巻線の巻き数をこのように調整することで、コモンモード電流を効果的に減衰できると共に、定在波の発生を抑制して、既存の無線設備などへの影響を低減させることができる。なお、各フィルタ部の巻線は、全てをPLCモデムに接続される電力線としてもよいし、導体部を有する線状体としてもよいし、一部のフィルタ部の巻線を電力線、残りのフィルタ部の巻線を線状体として、一つのシステムに異なる種類の巻線を存在させてもよい。
【００１７】
上記フィルタ部の組は、上述のように少なくとも二つ具えていればよく、三つ以上にして、巻線の巻き数を更に段階的に変化させることで、インピーダンスの不整合による定在波の発生をより効果的に抑制することができる。図4は、定在波の発生を抑制するメカニズムを説明する説明図である。図4に示すようにPLCモデム110(例えば、親モデム)が接続される電力線(例えば、屋内配線などの配電線)120においてPLCモデム110の近傍に、磁性部材と、磁性部材に巻き付けられる巻線とからなるフィルタ部F1、F2を配置する。この例では、フィルタ部F1をPLCモデム側に、フィルタ部F2を電力線120の終端(例えば、子モデム)130側に配置している。フィルタ部F1のコモンモードインピーダンスをZ1、フィルタ部F2のコモンモードインピーダンスをZ2、電力線120のコモンモードインピーダンスをZとし、Z＜Z2＜Z1となるように、各フィルタ部F1、F2の巻線の巻き数を調整する。定在波が発生する可能性があるのは、フィルタ部F1から終端までの区間1と、フィルタ部F2から終端部までの区間2である。区間2では、終端130側から発した信号(入射波in2)の一部がフィルタ部F2で反射した際、この反射波ref2と入射波in2とが合成されて定在波が生じる。このときの反射は、電力線120のインピーダンスZとフィルタ部F2のインピーダンスZ2との差による。従って、フィルタ部F2の巻線の巻き数を調整して、フィルタ部F2のインピーダンスZ2を電力線120のインピーダンスZと整合するように、或いは不整合の度合いを緩和しておくことで、区間2に生じる定在波を抑制できる。
【００１８】
一方、区間1では、終端130側から発した信号(入射波in1)の一部がフィルタ部F1で反射した際、この反射波ref1と入射波in1とが合成されて定在波が生じる。このときの反射は、終端130のインピーダンスZ及びフィルタ部F2のインピーダンスZ2と、フィルタ部F1のインピーダンスZ1との差によるものになる。従って、フィルタ部F1のインピーダンスZ1が電力線120のインピーダンスZよりも大きくても、フィルタ部F2を介在することで、フィルタ部F1と電力線120とのインピーダンスの差が低減されるため、区間1における定在波の発生を抑制することができる。この定在波抑制効果は、上記特定の条件(PLCモデム側に配置されるものほどコモンモードインピーダンスが大きい)を満たすフィルタ部の組において、フィルタ部の数が多くなるほど得られ易い。
【００１９】
また、終端とフィルタ部F2間に実際に生じる定在波は、区間1に生じた反射波ref1と入射波in1との合成による定在波と、区間2に生じた反射波ref2と入射波in2との合成による定在波とが合成されたものになる。このとき、区間1と区間2とは、区間の距離が異なるため、フィルタ部F1、フィルタ部F2でそれぞれ反射を生じても、区間1に生じた反射波ref1と入射波in1との合成による定在波、区間2に生じた反射波ref2と入射波in2との合成による定在波の周波数が異なる。従って、終端とフィルタ部F2間に実際に生じる定在波(合成波)は抑制される。このように複数のフィルタ部を用意し、各フィルタ部の巻線の巻き数を、コモンモード電流を発するPLCモデム側に配置されるものほど多くすることで、コモンモード電流の発生を抑制すると共に、定在波の発生を抑制することができる。
【００２０】
上記のように磁性部材に巻き付ける巻線の巻き数によってコモンモードインピーダンスを変化させることができる。特に、PLCモデム110から最も離れて配置されるフィルタ部(終端130から最も近いフィルタ部、図4ではフィルタ部F2)は、反射波の入射波に対する比、即ち反射係数Γが3/4以下になるように巻き数を調整することが好ましい。反射係数Γは、Γ＝(Z2-Z)/(Z2+Z)であるから(Z2:フィルタ部F2のコモンモードインピーダンス、Z:電力線120のコモンモードインピーダンス)、Γ≦3/4とすると、Z2≦7Zとなる。この関係式を満たすように巻き数を調整するとよい。
【００２１】
上記特定の条件(PLCモデム側に配置されるものほどコモンモードインピーダンスが大きい)を満たすフィルタ部の組において、フィルタ部間の間隔が極端に短い場合、複数のフィルタ部を配置していても、集中常数的に配置されているようにみえて、結局は直列的につながった複数のフィルタ部が大きなインピーダンスを有する一つのフィルタ部となり、上記定在波の発生を抑制する効果を十分に得られないことが考えられる。従って、フィルタ部間の間隔は、PLCモデムが使用する周波数帯域に応じて適宜調整することが好ましい。磁性部材の回路長が波長の1/1000以上の場合、分布定数的回路になると考えられる。そこで、フィルタ部間の間隔は、使用する周波数帯域の最大波長の1/1000以上とすることが好適である。例えば、PLCモデムの使用周波数帯域が2〜30MHzの場合、2MHzのとき、最大波長をとる。このとき、通信信号の速度を3×108m/sとすると、最大波長は150mとなるから、フィルタ部間の間隔は、0.15m以上とすることが好ましい。
【００２２】
一方、上記特定の条件(PLCモデム側に配置されるものほどコモンモードインピーダンスが大きい)を満たすフィルタ部の組において、フィルタ部間の間隔が極端に長い場合、フィルタ部間においてインピーダンスの不整合による定在波が生じることが考えられる。従って、上記と同様にフィルタ部間の間隔は、PLCモデムが使用する周波数帯域に応じて適宜調整することが好ましい。具体的には、使用する周波数帯域の最小波長の1/2以下とすることが好適である。例えば、PLCモデムの使用周波数帯域が2〜30MHzの場合、30MHzのとき、最小波長をとる。このとき、通信信号の速度を3×108m/sとすると、最小波長は10mとなるから、フィルタ部間の間隔は、5m以下とすることが好ましい。これらのことから、上記特定条件を満たすフィルタ部の組において、フィルタ部間の間隔は、通信信号の使用周波数帯域において最大波長の1/1000以上最小波長の1/2以下が好適である。
【００２３】
本発明システムは、PLCモデムが親モデム、子モデム、中継装置のいずれにも適応することができる。このとき、フィルタ部にて減衰しようとするコモンモード電流とは、フィルタ部の近傍に配置されるPLCモデムにより発生したものとする。例えば、親モデムを送信側、子モデムを受信側として通信信号の送信側、受信側の双方に複数のフィルタ部からなるフィルタ群を具える場合、通信信号の送信側(上流側)に配置されるフィルタ群が主として、コモンモード電流の減衰及び定在波の発生抑制を行い、受信側(下流側)に配置されるフィルタ群は、このとき、コモンモード電流の減衰や定在波の発生抑制にほとんど寄与しない。より具体的には、例えば、親モデム側に第一フィルタ部a、第二フィルタ部aaからなるフィルタ群Aを配置し、子モデム側に第三フィルタ部b、第四フィルタ部bbからなるフィルタ部Bを配置した場合を考える。このとき、親モデムが子モデムに向かって通信信号を送信することにより生じたコモンモード電流は、親モデムの近傍に配置されたフィルタ群Aにて主に減衰し、子モデムが親モデムに向かって通信信号を送信することにより生じたコモンモード電流は、子モデムの近傍に配置されたフィルタ群Bにて主に減衰する。
【００２４】
本発明フィルタは、複数の磁性部材と、これら磁性部材に巻き付けられる共通の巻線とから構成する。即ち、本発明フィルタは、磁性部材と巻線とからなるフィルタ部を複数具えるフィルタ群である。磁性部材は、上述のように強磁性体からなるもの、特に、フェライトコアが好ましい。巻線は、上述のように電流を流すことが可能な導体部を有する線状体を利用することが好ましい。共通の巻線とは、電気的に連続するものであればよく、PLCモデムに接続される電力線のように一本の連続する線状体からなるものでもよいし、ある磁性部材に巻き付けられる巻線と、別の磁性部材に巻き付けられる巻線とが別部材であり、これら巻線を接続して連続的にしてもよい。このような本発明フィルタは、コモンモードインピーダンスが大きいもの、即ち、巻線の巻き数が多いものほどPLCモデム側に配置すると、上述のようにコモンモード電流の低減及び定在波の発生抑制を効果的に行うことができて好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
上記構成を具える本発明電力線搬送通信システムは、コモンモードインピーダンスが異なる複数のフィルタ部を具える、特に、電力線搬送通信側に配置されるものほどコモンモードインピーダンスが大きいフィルタ部の組み合わせを具えることで、コモンモード電流の低減、及び定在波の発生抑制といった双方の効果を奏し得る。具体的には、電力線搬送通信装置側にコモンモードインピーダンスが大きいフィルタ部を配置することで、コモンモード電流を十分に低減することができる。かつ、同装置から送信される通信信号の下流側にコモンモードインピーダンスが小さいフィルタ部を配置することで、フィルタ部のコモンモードインピーダンスと同装置が接続される電力線のコモンモードインピーダンスとの不整合の度合いを低減して、定在波の発生を効果的に抑制し、他の無線設備などに障害を与えることを抑制する。このようなコモンモードインピーダンスの調整は、フィルタ部を磁性部材と、磁性部材に巻回される巻線とから構成し、巻線の巻き数を変化させることで、簡単に行うことができる。また、本発明フィルタを電力線搬送通信装置が接続される電力線に配置することで、上記本発明システムを容易に構築することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２７】
図1は、本発明電力線搬送通信システムの概略構成図であり、(A)は、親モデムの近傍に本発明フィルタを配置した状態を示し、(B)は、本発明フィルタを構成するフィルタ部の具体的な配置例を示す。以下、図において同一符号は同一物を示す。このシステムは、親モデム10に接続される電力線11に、親モデム10によるコモンモード電流を抑制するフィルタ部1、2からなるフィルタ群F(本発明フィルタ)を具える。フィルタ部1は、図1(B)に示すように磁性部材1aと、磁性部材1aに巻き付けられる巻線1bとからなり、フィルタ部2も同様に磁性部材2aと、磁性部材2aに巻き付けられる巻線2bとからなる。そして、本発明の最も特徴とするところは、フィルタ部1において、親モデム10からのコモンモード電流に対するインピーダンス(コモンモードインピーダンス)をフィルタ部2よりも大きくなるように構成している点にある。本例では、フィルタ部1の巻線1aの巻き数と、フィルタ部2の巻線2aの巻き数を異ならせる、具体的には、親モデム10側に配置されるフィルタ部1の巻き数を親モデム10から離れる側に配置されるフィルタ部2よりも多くすることで、フィルタ部1のコモンモードインピーダンスを大きくしている。
【００２８】
本例においてフィルタ部1、2に使用した磁性部材1a、2aは、強磁性体であるフェライトコアで、一対の断面半円弧状片を組み合わせて断面円形状となる構成とした。両半円弧状片は、一端をヒンジにより連結させており、他端に止金具を具える。この止金具を開けることで、両半円弧状片間を開くことができ、両片間を開いた状態で電力線11を巻き付けた後、両片間を閉じて環状にすることができる。また、本例においてフィルタ群Fが配置される電力線11は、屋内配線などの電力線50に接続されるコンセント51に差込可能なタップ12を具える配線コードとし、フェライトコアに巻き付ける巻線1b、2bは、この配線コードとした。そして、図1(B)に示すように親モデム10に近い側に配置するフィルタ部1は、磁性部材1aに巻き付ける電力線11(巻線1b)の巻き数を多くし、親モデム10から遠い側に配置するフィルタ部2は、磁性部材2aに巻き付ける電力線11(巻線2b)の巻き数を巻線1bの巻き数よりも少なくしている。
【００２９】
上記のように親モデム10の近傍に複数のフィルタ部1、2からなるフィルタ群Fを配置し、図1(A)に示すように電力線50に具えるコンセント52に子モデム20が接続され、子モデム20には、パソコンなどの端末機器60が接続された場合を考える。このとき、親モデム10から通信信号を子モデム20に向けて送信するとコモンモード電流が電力線50、21に流れようとする。しかし、本例では、特に、フィルタ部1により親モデム10からのコモンモード電流を減衰させることができ、フィルタ部1より下流側(本例では、電力線50や子モデム20側)にコモンモード電流が流れることを低減することができる。その反面、フィルタ部1のみを配置した状態で、子モデム20から親モデム10に向かって送信すると、フィルタ部1のコモンモードインピーダンスと電力線11(50)のコモンモードインピーダンスとの不整合により、フィルタ部1が反射端となって、フィルタ部1と子モデム20間の電力線50に定在波が生じ、他の無線設備などに影響を及ぼす恐れがある。しかし、本例では、フィルタ部2により、上記インピーダンスの不整合を緩和させることができるため、定在波の発生を抑制することができる。従って、定在波の発生により、既存の無線設備などに悪影響を及ぼす恐れを低減する。なお、フィルタ部2は、上記のように主にインピーダンスの不整合を緩和するべく機能するが、コモンモード電流の減衰にも寄与する。
【００３０】
本例においてフィルタ部1とフィルタ部2間の距離Lは、80cmとした。この距離Lは、親モデム10が使用する通信信号の周波数帯域によって適宜調整するとよく、本例では、使用周波数帯域を2〜30MHzとした。特に、距離Lは、使用周波数帯域の最大波長の1/1000以上(本例では15cm以上)、最小波長の1/2以下(同5m以下)とすると、フィルタ部2と子モデム20間やフィルタ部1とフィルタ部2間に定在波が発生することを効果的に抑制することができる。
【００３１】
なお、本例において利用した親モデム10、子モデム20は、公知の構成のものを利用した。また、これら親モデム10、子モデム20は、電力線50のインピーダンスと整合させている。更に、これら親モデム10、子モデム20は、図1(A)に示すようにコンデンサCを介して接地させている。
【実施例２】
【００３２】
上記実施例1では、PLCモデムに接続される配線コードをフェライトコアに直接巻き付けてフィルタ部を構成していたが、チョークコイルを用いてもよい。図2は、本発明フィルタを構成するフィルタ部の具体的な配置例を示す概略図であり、フィルタ部として、コモンモードチョークコイルを用いた例を示す。図2に示すフィルタ部1、2は、実施例1と同様に磁性部材1a、2aと、磁性部材1a、2aに巻き付けられる巻線1c、2cとを具えており、異なる点は、巻線1c、2cが配線コード(電力線11)ではなく、配線コードに接続可能な接続端13を具える金属線にて形成した点にある。この金属線は、電流を流すことが可能な導体部を有するものであればよく、例えば、一般的に用いられている被覆付電線、エナメル線、裸線、銅線などを利用することができる。本例では、エナメル線を用いた。そして、実施例1と同様に巻線1cの巻き数を巻線2cの巻き数よりも多くし、巻き数の多いフィルタ部1の巻線1cの接続端を配線コードにおいて親モデム10側に接続し、巻き数の少ないフィルタ部2の巻線2cの接続端を配線コードにおいて親モデム10から離れる側に接続させている。また、本例では、配線コードが単相2線式であるため、連続する2本のエナメル線を用意し、図2に示すように各エナメル線を一つの磁性部材1a(又は2a)に対し、同方向(磁性部材1a(又は2a)につくられる磁束が同じ方向になる方向)に同数巻き付けた。配線コードは、予め接続端13が接続可能な構成としておいた。
【００３３】
上記構成のフィルタ部を電力線に接続することでにより、実施例1と同様に、定在波の発生によって既存の無線設備に影響が及ぶ恐れを低減することができる。この例では、接続端を具える構成としたが、配線コードを切断して本発明フィルタを配線コード間に配置し、配線コードを構成する各配線にそれぞれエナメル線を接続させてもよいし、本発明フィルタを具える配線コードを用意し、このフィルタ付き配線コードをPLCモデムに接続してもよい。更に、市販のチョークコイルを利用してもよい。
【００３４】
なお、実施例1では、フィルタ部をフェライトコアに配線コードを直接巻回する構成とし、実施例2では、フィルタ部をチョークコイルとしたが、一つのフィルタ群にいずれの構成のフィルタ部を具えていてもよい。例えば、実施例1において親モデム10側に配置するフィルタ部1を図1(B)に示すような配線コードを直接巻回する構成とし、コンセント51側に配置するフィルタ部2を図2に示すようなチョークコイルとしてもよい。
【実施例３】
【００３５】
上記実施例1、2では、親モデムのみに本発明フィルタを具える構成としたが、子モデムからもコモンモード電流が生じる。従って、子モデム側にも本発明フィルタを具えることが好ましい。この例では、子モデム側にも本発明フィルタ(フィルタ群)を具える構成を説明する。図3は、本発明電力線搬送通信システムの概略構成図であり、親モデム及び子モデムの近傍にそれぞれ本発明フィルタを配置した状態を示す。この例に示すシステムでは、親モデム10に接続される電力線11に親モデム10によるコモンモード電流を抑制するフィルタ群F10を具え、子モデム20に接続される電力線21に子モデム20によるコモンモード電流を抑制するフィルタ群F20を具える。
【００３６】
親モデム10は、屋内配線などの電力線50に接続されるコンセント51に差込可能なタップ12を具える配線コードが接続され、子モデム20は、電力線50に接続されるコンセント52に差込可能なタップを具える配線コードが接続される。また、子モデム20には、パソコンなどの端末機器60が接続される。これら親モデム10、子モデム20の配線コードをコンセント51、52に接続することで、両モデム10、20は、電力線50を介して接続され、通信信号による通信を行うことができる。
【００３７】
本例においてフィルタ群F10は、三つのフィルタ部3、4、5からなるものであり、フィルタ群F20は、三つのフィルタ部6、7、8からなるものとした。各フィルタ部3〜8はいずれも、磁性部材と、磁性部材に巻き付けられる巻線とからなるチョークコイル(図2参照)を用いた。そして、フィルタ部F10では、親モデム10側に配置されるフィルタ部3の巻線の巻き数を最も多くし、親モデム10から離れる側(コンセント51側)に配置されるフィルタ部5の巻線の巻き数を最も少なくした。フィルタ部3とフィルタ部5間に配置されるフィルタ部4の巻線の巻き数は、フィルタ部3の巻き数とフィルタ部5の巻き数の中間とした。同様に、フィルタ部F20では、子モデム20側に配置されるフィルタ部6の巻線の巻き数を最も多くし、子モデム20から離れる側(コンセント52側)に配置されるフィルタ部8の巻線の巻き数を最も少なくした。フィルタ部6とフィルタ部8間に配置されるフィルタ部7の巻線の巻き数は、フィルタ部6の巻き数とフィルタ部8の巻き数の中間とした。
【００３８】
上記のように親モデム10の近傍にフィルタ群F10を具えることで、親モデム10から子モデム20に向けて通信信号を送信した際に生じる親モデム10からのコモンモード電流をフィルタ部3により減衰させると共に、フィルタ部4、5により、フィルタ部3のコモンモードインピーダンスと電力線11(50)のコモンモードインピーダンスとの不整合を段階的に緩和させることができる。このため、子モデム20からの送信信号がフィルタ群F10により反射して、フィルタ群F10と子モデム20間の電力線50に定在波が生じることを効果的に抑制し、定在波の発生によって既存の無線設備などへの悪影響を低減する。なお、フィルタ部4、5もコモンモード電流の低減に寄与する。
【００３９】
上記効果に加えて、本例では、子モデム20の近傍にフィルタ群F20を具える。従って、子モデム20から親モデム10に向けて通信信号を送信した際に生じる子モデム20からのコモンモード電流をフィルタ部6により、減衰させることができる。と共に、フィルタ部7、8により、フィルタ部6のコモンモードインピーダンスと電力線21(50)のコモンモードインピーダンスとの不整合を段階的に緩和させることができる。このため、親モデム10からの送信信号がフィルタ群F20により反射して、フィルタ群F20と親モデム10間の電力線50に定在波が生じることを効果的に抑制し、定在波の発生によって既存の無線設備などへの悪影響を低減する。なお、フィルタ部7、8もコモンモード電流の低減に寄与する。
【００４０】
本例においてフィルタ部3とフィルタ部4間の距離L1、フィルタ部4とフィルタ部5間の距離L2は、それぞれ100cmとした。また、フィルタ部6とフィルタ部7間の距離L3、フィルタ部7とフィルタ部8間の距離L4は、それぞれ50cmとした。これら距離L1〜L4は、親モデム10、子モデム20が使用する通信信号の周波数帯域によって適宜調整するとよく、本例では、使用周波数帯域を2〜30MHzとした。本例では、距離L1、L2を等しくしたが、異ならせてもよい。距離L3、L4も同様に異ならせてもよい。いずれの距離も、フィルタ群間、フィルタ部間において定在波の発生を効果的に抑制するためには、使用周波数帯域の最大波長の1/1000以上(本例では15cm以上)、最小波長の1/2以下(同5m以下)とすることが好ましい。
【００４１】
なお、本例では、フィルタ群に具えるフィルタ部を三つとしたが、四つ以上としてもよい。フィルタ群に具えるフィルタ部数が多いほど、インピーダンスの不整合を緩和させ易く、定在波の発生をより効果的に抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明電力線搬送通信システムは、電力線搬送通信を行う際に利用することが適する。また、本発明コモンモード電流低減用フィルタは、上記本発明システムを構築する際、好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明電力線搬送通信システムの概略構成図であり、(A)は、親モデムの近傍に複数のフィルタ部からなる本発明フィルタを配置した状態を示し、(B)は、本発明フィルタを構成するフィルタ部の具体的な配置例を示す。
【図２】本発明電力線搬送通信システムにおいて、本発明フィルタを構成するフィルタ部の具体的な配置例を示す概略図であり、フィルタ部として、コモンモードチョークコイルを用いた例を示す。
【図３】本発明電力線搬送通信システムの概略構成図であり、親モデム及び子モデムの近傍にそれぞれ複数のフィルタ部からなる本発明フィルタを配置した状態を示す。
【図４】電力線に複数のフィルタ部を配置させることによって、定在波の発生を抑制するメカニズムを説明する説明図である。
【図５】定在波が発生するメカニズムを説明する説明図である。
【図６】PLC方式の通信システムの概要を模式的に示した説明図であり、PLCユーザ家屋が一戸建て住宅の場合を示す。
【符号の説明】
【００４４】
1,2,3,4,5,6,7,8  フィルタ部  1a,2a  磁性部材  1b,1c,2b,2c  巻線
10  親モデム  11,21,50  電力線  12  タップ  13  接続端  20  子モデム
51,52  コンセント  60  端末機器
100  低圧配電線  101  電柱  102  トランス  103  光ファイバケーブル
104  親モデム  105  接続箱  110  PLCモデム  120  電力線  130  終端
200  PLCユーザ家屋  201  引込み線  202  屋内配線  203A,203B  子モデム
204A,204B  端末機器  300  上位のネットワーク
【図１】
2006166015.tif 000003
【図２】
2006166015.tif 000004
【図３】
2006166015.tif 000005
【図４】
2006166015.tif 000006
【図５】
2006166015.tif 000007
【図６】
2006166015.tif 000008